JP7482104B2 - 積層体及び積層体の製造方法 - Google Patents
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Description
FPCの製造には、基材としての絶縁フィルムと薄い銅箔とを積層したフレキシブル銅張積層板(Flexible Cupper Clad Laminate;以下、FCCLと示す。)等の、可撓性を有する材料が用いられており、携帯電話及びスマートフォン等のモバイル型通信機器の可動部分の配線や、これらの基地局装置、サーバー・ルーター等のネットワーク関連電子機器、大型コンピュータ等の部品にその用途が拡大しつつある(例えば特許文献1~3)。
高周波の電気信号を伝送する際に伝送損失が大きいと、電気信号のロスや信号の遅延時間の増大等の問題が生じる。このため、FPCに用いるFCCLには、低誘電特性(低誘電率、低誘電正接)を示し、高周波伝送における伝送損失が低減された、良好な電気特性を有することが求められる。
しかしながら、特許文献2、3の接着剤組成物を用いて接着層を形成しても、FCCLとしての電気特性は必ずしも良好でなく、より高周波の用途に用いるには、更なる電気特性の改善が求められている。
1.フッ素系樹脂を含む基材と、
前記基材の少なくとも一方の面に形成された接着層と、を有し、
前記基材の一の面に形成された前記接着層の厚さと前記基材の厚さとを合計した厚さに対する、前記接着層の厚さの比率が、下記式(1)の関係を満たす積層体。
接着層厚さ/(基材厚さ+接着層厚さ)×100≦30% …(1)
2.前記接着層が、前記基材の一の面と、当該面の反対面である他の面とに設けられ、
前記一の面に設けられた前記接着層の厚さと前記他の面に設けられた前記接着層の厚さとの合計厚さと前記基材の厚さとを合計した厚さに対する、前記接着層の合計厚さの比率が、下記式(2)の関係を満たす、1に記載の積層体。
接着層合計厚さ/(基材厚さ+接着層合計厚さ)×100≦30% …(2)
3.前記接着層の上に積層された銅箔を有する、1又は2に記載の積層体。
4.前記銅箔の前記接着層側の表面粗さRzが1.3μm以下である、3に記載の積層体。
5.前記接着層の厚さが0.1μm以上5.0μm未満である、1~4のいずれかに記載の積層体。
6.前記接着層が、ポリイミド、ウレタン樹脂、アクリル樹脂、フェノール樹脂、エポキシ樹脂、ビスマレイミド、及びスチレン系熱可塑性エラストマーからなる群から選択される1種以上を主成分として含む、1~5のいずれかに記載の積層体。
7.前記フッ素系樹脂がポリテトラフルオロエチレン(PTFE)である、1~6のいずれかに記載の積層体。
8.前記基材の周波数10GHzでの比誘電率が2.4以下であり、周波数10GHzでの誘電正接が0.001以下である、1~7のいずれかに記載の積層体。
9.前記積層体の厚さが10~500μmである、1~8のいずれかに記載の積層体。
10.1~9のいずれかに記載の積層体を用いた高速通信用の回路基板用材料。
11.10に記載の回路基板用材料を用いた回路基板。
12.フッ素系樹脂を含む基材の少なくとも一方の面に、接着層を形成する工程を有し、
前記基材の一の面に形成された前記接着層の厚さと前記基材の厚さとを合計した厚さに対する、前記接着層の厚さの比率が、下記式(1)の関係を満たす、積層体の製造方法。
接着層厚さ/(基材厚さ+接着層厚さ)×100≦30% …(1)
13.前記接着層の上に銅箔を積層して積層構造体を形成する工程と、
前記積層構造体を加圧する工程と、を有する、12に記載の積層体の製造方法。
14.前記銅箔の表面粗さRzが1.3μm以下である、13に記載の積層体の製造方法。
15.前記基材の少なくとも一方の面に、プラズマによる表面処理を行い、
前記基材のプラズマによる表面処理面に、前記接着層を形成する、12~14のいずれかに記載の積層体の製造方法。
接着層厚さ/(基材厚さ+接着層厚さ)×100≦30% …(1)
接着層合計厚さ/(基材厚さ+接着層合計厚さ)×100≦30% …(2)
一方、フッ素系樹脂は接着性に乏しい素材であるため、接着層を設けないと銅箔との接着が困難である。またさらに、高周波伝送用途に用いる基板では、表皮効果と呼ばれる現象を抑制するために、銅箔として低粗度のものが使用される。このため、基材と銅箔との接着はより困難となっており、直接回路加工に耐え得る接着力を発現することは困難である。
本発明者らが鋭意研究した結果、接着層を介して基材と銅層とを積層した構成において、基材の一の面に形成された接着層の厚さと基材の厚さとを合計した厚さに対する、接着層の厚さの比率(上述した式(1)の左辺で表される比率)を所定の値以下とすることで、接着層としての機能を維持しつつ、基材の低誘電特性を損なうことを抑制でき、回路基板に使用したときの高周波伝送における伝送損失を、基材と銅層とを直接積層した構成としたときと、略同等のレベルに抑えられることを見出した。
また、本態様の積層体は、基材のフッ素系樹脂上に接着層を積層しているため、当該接着層上にさらに銅箔を積層することで、金属成分との接着性が必ずしも良好でないフッ素系樹脂と銅箔との間で、優れた接着性を示す。
また、銅層は、接着層を介して基材に積層されていればよく、基材の片方の面だけに積層されていてもよく、基材の両方の面に積層されていてもよい。
図1は本発明の一実施形態に係る積層体の概略断面図である。
図1に示す積層体10は、フッ素系樹脂を含む基材11と、基材11の両方の面に積層された接着層12a、12bと、接着層12a、12bを介して、それぞれ基材11上に積層された銅箔13a、13bとを有する。
なお、図1及び後述する図2~図4は、単に一態様に係る積層体の層構成を説明するためのものであり、縦横比や膜厚比は必ずしも正確ではない。
基材11の形状は特に限定されないが、例えばシート状又はフィルム状であり、典型的にはシート状である。
フッ素系樹脂としては、例えば、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)、変性ポリテトラフルオロエチレン(変性PTFE)、テトラフルオロエチレン-パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体(PFA)、テトラフルオロエチレン-ヘキサフルオロプロピレン共重合体(FEP)、テトラフルオロエチレン-ヘキサフルオロプロピレン-パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体(EPE)、エチレン-テトラフルオロエチレン共重合体(ETFE)、ポリフッ化ビニル(PVF)、ポリフッ化ビニリデン(PVDF)、クロロトリフルオロエチレン(CTFE)、ポリクロロトリフルオロエチレン(PCTFE)、エチレン-クロロトリフルオロエチレン共重合体(ECTFE)等が挙げられる。
これらのフッ素系樹脂は、単独で用いてもよく、2種類以上を組み合わせて用いてもよい。
基材11中におけるアルミナ、酸化チタン、シリカ、硫酸バリウム、炭化珪素、窒化珪素、ガラスファイバー、ガラスビーズ及びマイカから選択される1種以上の充填材を含む場合、その含有量は、例えば1~60質量%である。なお、シート中には必ずしも充填剤を含んでいなくてもよい。
基材11におけるフッ素系樹脂の含有割合が50質量%以上であることで、積層体を回路基板に使用したときに、高周波伝送における伝送損失が低減された、良好な電気特性を示す。
これに対して、例えばフッ素系樹脂であるポリテトラフルオロエチレン(PTFE)は、周波数10GHzでの比誘電率が2.1、誘電正接が0.0002であり、モディファイポリイミドと比較して低誘電特性である。
従って、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)等のフッ素系樹脂を基材として用いた積層体は、回路基板に使用したときに、高周波伝送における伝送損失が低減された、良好な電気特性を示し得る。
また、基材11は、周波数10GHzでの誘電正接が0.001以下、0.0008以下、0.0006以下、又は0.0004以下であってもよい。周波数10GHzでの誘電正接の下限値は、特に限定されないが、通常、0.0001以上である。
基材11の周波数10GHzでの比誘電率及び誘電正接が上記範囲にあることで、積層体を回路基板に使用したときに、高周波伝送における伝送損失が低減された、良好な電気特性を示す。
基材11の厚さは、特に限定されないが、例えば1~500μmであってもよく、2~350μmであってもよく、3~300μmであってもよく、4~200μmであってもよい。
基材11の厚さが1μm以上であることで、積層体を回路基板に使用したときに、銅層と他の部材との電気絶縁性を十分に確保することができる。また、基材11の厚さが500μm以下であることで、積層体において、FPCとして求められる柔軟性を担保し易い。
なお、基材11が複層である場合、基材11の厚さは、複数の層の全体の厚さをいう。
接着層12としては、基材の一の面に形成された接着層の厚さと基材の厚さとを合計した厚さに対する、接着層の厚さの比率(上述した式(1)の左辺で表される比率)を、所定の値以下とすることで、基材の低誘電特性を損なうことを抑制できるため、接着剤の誘電特性に制約されることなく、FCCLの接着剤として一般に用いられる樹脂を、特に限定なく用いて形成できる。
接着層としては、例えば、ポリイミド、ウレタン樹脂、アクリル樹脂、フェノール樹脂、エポキシ樹脂、ビスマレイミド、及びスチレン系熱可塑性エラストマーからなる群から選択される1種以上の樹脂成分を含むものが挙げられる。
接着層は、これらの樹脂成分を単独で含んでいてもよく、2種類以上の組み合わせで含んでいてもよい。
上記の樹脂成分の中でも、取り扱い易さの点から、ポリイミド、ウレタン樹脂を、接着層の樹脂として好適に用いることができる。
接着層厚さ/(基材厚さ+接着層厚さ)×100≦30% …(1)
式(1)における接着層厚さとは、基材の一の面に形成された接着層の厚さであり、例えば図1に示す例において、接着層12aの厚さと接着層12bの厚さとが異なる場合には、より厚い方の層の厚さをいい、接着層12aの厚さと接着層12bの厚さとが同じである場合には、接着層12a又は接着層12bのうちのいずれか一方の層の厚さをいう。
また、式(1)における接着層厚さとは、後述する図2に示す例(基材の片面にだけ接着層が形成された積層体)の場合には、接着層12aの厚さを、接着層の厚さという。
基材の一の面に形成された接着層の厚さと基材の厚さとを合計した厚さに対する、接着層の厚さの比率は、好ましくは25%以下、20%以下、15%以下、10%以下、又は9%以下であり、さらに好ましくは8%以下である。
基材の一の面に形成された接着層の厚さと基材の厚さとを合計した厚さに対する、接着層の厚さの比率の下限値は、例えば0.5%以上、又は1%以上である。これにより、フッ素系樹脂を含む基材と銅層とを良好に接着でき、銅箔における回路パターン形成を円滑に行うことができる。
接着層合計厚さ/(基材厚さ+接着層合計厚さ)×100≦30% …(2)
式(2)における接着層合計厚さとは、基材に接して形成された接着層の各々の厚さを合計した厚さをいう。
例えば図1に示す例では、接着層12aの厚さと接着層12bの厚さを合計した厚さを、接着層の合計厚さという。
基材の一の面に設けられた接着層の厚さと基材の他の面に設けられた接着層の厚さとの合計厚さと基材の厚さとを合計した厚さに対する、接着層の合計厚さの比率(式(2)の左辺で表される比率)の下限値は、例えば0.5%以上、又は1%以上である。
上記の上限値を好適とする理由は、上述した式(1)の左辺で表される比率(基材の一の面に形成された接着層の厚さと基材の厚さとを合計した厚さに対する、接着層の厚さの比率)について説明した、各上限値を好適とする理由と同様である。
また、上記の下限値を好適とする理由は、上述した式(1)の左辺で表される比率(基材の一の面に形成された接着層の厚さと基材の厚さとを合計した厚さに対する、接着層の厚さの比率)について説明した、各下限値を好適とする理由と同様である。
接着層12の厚さは、好ましくは0.1μm以上5.0μm未満である。
接着層12の厚さが5.0μm未満であることで、基材11の低誘電特性が損なわれるのを抑制でき、積層体を回路基板に使用したときに、高周波伝送における伝送損失がより低減された、良好な電気特性を得られる。
また、接着層12の厚さが0.1μm以上であることで、フッ素系樹脂を含む基材と銅層とをより良好に接着でき、銅層における回路パターン形成を円滑に行うことができる。
接着層12の厚さは、0.3μm以上、0.5μm以上、0.7μm以上、又は0.9μm以上であってもよく、4.5μm以下、4.0μm以下、3.0μm以下、又は2.0μm以下であってもよい。
また、接着層の厚さは、例えば0.3~4.5μmであり、好ましくは0.5~4.0μmであり、より好ましくは0.7~3.0μmであり、さらに好ましくは0.9~2.0μmである。
接着層12が複層である場合、前述した接着層12の厚さは、複数の層全体の厚さをいう。
また、接着層12は、周波数10GHzでの誘電正接が0.03以下、0.02以下、又は0.015以下であってもよい。周波数10GHzでの誘電正接の下限値は、特に限定されないが、通常、0.00005以上、又は0.0001以上である。
接着層12の周波数10GHzでの比誘電率及び誘電正接が上記範囲にあることで、積層体を回路基板に使用したときに、高周波伝送における伝送損失がより低減された、良好な電気特性を示す。
銅箔13a、13b(以下、単に銅層13と示す。)は、銅又は銅合金を主として含む。
銅箔13は、典型的には、銅又は銅合金からなるものであるが、銅又は銅合金以外の金属成分を含んでいてもよい。
銅箔13の厚さが1μm以上であることで、積層体としての生産安定性に優れ、また良好なハンドリング性を得られる。
また、銅箔13の厚さが50μm以下であることで、積層体において、FPCとして求められる柔軟性を担保し易い。
銅箔の接着層側の表面粗さ(最大高さ)Rzは、積層体を断面観察したときの最大深さを計測して得られる値とすることができる。
積層体10の厚さが500μm以下であることで、FCCLに適した、良好な可撓性を得ることができ、FPC等の回路基板の製造時や使用時の取り扱い性に優れる。
また、積層体10の厚さが10μm以上であることで、FCCLとして十分な強度を得ることができ、FPC等の回路基板の製造時や使用時の取り扱い性に優れる。
なお、基材11と接着層12との間のピール強度は、実施例に記載の方法によって測定する。
例えば図2に示すように、基材11の片面だけに、接着層12a及び銅箔13aが設けられた構成であってもよい。
一実施形態に係る積層体10は、図2に示すように、フッ素系樹脂を含む基材11と、基材11の片方の面に積層された接着層12aと、接着層12aを介して基材11上に積層された銅層13aとを有する。
一実施形態に係る積層体10は、図3に示すように、フッ素系樹脂を含む基材11と、基材11の片方の面に積層された接着層12aを有する。
一実施形態に係る積層体10は、図4に示すように、フッ素系樹脂を含む基材11と、基材11の両方の面に積層された接着層12a、12bを有する。
本発明の一態様に係る積層体の製造方法は、フッ素系樹脂を含む基材の少なくとも一方の面に、接着層を形成する工程を有する。
本態様における接着層は、基材の一の面に形成された接着層の厚さと基材の厚さとを合計した厚さに対する、接着層の厚さの比率が、下記式(1)の関係を満たす。
接着層厚さ/(基材厚さ+接着層厚さ)×100≦30% …(1)
(1)フッ素系樹脂を含む基材の少なくとも一方の面に接着剤を塗布して、接着層を形成する工程
(2)前記接着層の上に銅箔を積層して、積層構造体を形成する工程
(3)前記積層構造体を加圧して、基材の一の面に形成された接着層の厚さと基材の厚さとを合計した厚さに対する、接着層の厚さの比率が30%以下である接着層を有する積層体を形成する工程
まず、基材の少なくとも一方の面に接着剤を塗布する。
基材としては、前述した積層体の項目で説明した、フッ素系樹脂を含むものを用いることができる。
例えば、前述したフッ素系樹脂を含む原料組成物を溶融混錬した後、圧延等してシート状又はフィルム状に成形して得られるものを、基材として用いてもよい。また、フッ素系樹脂として、例えばポリテトラフルオロエチレン(PTFE)等の、高溶融粘度を有する樹脂を用いる場合には、フッ素系樹脂を含む原料組成物を圧縮成形後、焼成して得られた成形体を、例えばスカイブ加工して得られるシート状又はフィルム状のものを、基材として用いてもよい。
溶剤としては、例えば、シクロヘキサノン、メチルシクロヘキサン、水、トルエン、メチルエチルケトン(MEK)、アセトン、酢酸エチル、エタノール、イソプロピルアルコール(IPA)等が挙げられる。溶剤としては、これらを単独で用いてもよいし、これらの2種以上を組み合わせて用いてもよい。
また、助剤としては、例えば、N-メチル-2-ピロリドン等を用いることができる。
これにより、後述する加圧工程の加圧条件を適宜調整することにより、最終的に得られる接着層の厚さについて、上述した式(1)を満たす範囲に容易に調整することができる。
基材の一の面に形成する接着層の厚さと基材の厚さとを合計した厚さに対する、接着層の厚さの比率(接着層厚さ/(基材厚さ+接着層厚さ)×100)は、例えば0.5%以上、又は1%以上である。
接着層合計厚さ/(基材厚さ+接着層合計厚さ)×100≦30% …(2)
基材の一の面に形成する接着層の厚さと基材の他の面に形成する接着層の厚さとの合計厚さと基材の厚さとを合計した厚さに対する、接着層の合計厚さの比率(式(2)の左辺で表される比率)の下限値は、例えば0.5%以上、又は1%以上である。
これにより、後述する加圧工程の加圧条件を適宜調整することにより、最終的に得られる接着層の厚さを、0.1μm以上5.0μm未満の範囲に容易に調整することができる。
工程(1)における接着層の厚さは、0.3μm以上、0.5μm以上、0.7μm以上、又は0.9μm以上であってもよく、4.5μm以下、4.0μm以下、3.0μm以下、又は2.0μm以下であってもよい。
また、工程(1)における接着層の厚さは、例えば0.3~4.5μmであり、好ましくは0.5~4.0μmであり、より好ましくは0.7~3.0μmであり、さらに好ましくは0.9~2.0μmである。
次に、接着層の上に銅箔を積層して、積層構造体(銅箔/接着層/基材/接着層/銅箔)を形成する。
表面粗さ(最大高さ)Rzが上記範囲にある面を、接着層と対向させて、銅箔を接着層に積層することが好ましい。
これにより、銅箔と接着層との間で、十分な接着強度(ピール強度)を得ることができる。また、接着層と接する側の銅箔の面の表面粗さ(最大高さ)Rzが上記範囲にある銅箔を用いることで、最終的に得られる積層体を回路基板に使用したときの、高周波伝送における伝送損失を低減できる。
次に、工程(2)で得られた積層構造体(銅箔/接着層/基材/接着層/銅箔)を加圧する。
加圧は、例えば、上記の積層構造体をステンレス製板で挟み込むことで行うことができる。
加圧条件は、特に限定されないが、加圧後に得られる接着層において、基材の一の面に形成された接着層の厚さと基材の厚さとを合計した厚さに対する、接着層の厚さの比率(式(1)の左辺で表される比率)が30%以下となるように、適宜調整して行う。
加圧条件は、例えば加圧圧力を1~10MPaで、加圧時の温度を40~350℃の条件下で、通常1~240分間熱プレスすることにより、行うことができる。
プラズマ表面処理に用いるガス種としては、例えば窒素ガス、水素ガスが挙げられる。また、これら以外のガス種として、例えば酸素ガス、アルゴンガス、二酸化炭素ガス、水蒸気、ヘリウムガス、アンモニアガス等を用いてもよい。
これらのガスは、単独で用いてもよく、二種以上を混合して用いてもよい。
なお、上記した製造方法は、本態様の積層体を得るための一製造例を示したものであり、本態様の積層体を得る方法は、必ずしもこのような方法に限定されない。
例えば、上記した製造方法では、基材の表面に直接塗布した液状の接着剤を乾燥させることで、接着層を形成する方法を例に説明しているが、本態様の積層体の製造方法は、必ずしもこれに限定されない。
例えば、PET等の別の支持体上で、接着剤の層を乾燥し、フィルム状に成形したものを支持体から剥離して、基材に積層するようにしてもよい。
また、例えば、接着剤を銅箔上に塗布して接着剤の塗布層を形成した後、その上に基材を積層するようにしてもよい。
以上説明した本態様の積層体を用いて、高速通信用の回路基板用材料を得ることができる。ここで、回路基板用材料とは、例えばFPC等の回路基板に適用可能な材料をいう。また高速通信とは、周波数帯が例えば10GHz以上や、20GHz以上のデータ通信をいう。
前述した回路基板用材料の積層体の銅層を、エッチング等の一般に用いられる方法でパターン加工して回路形成することで、FPC等の回路基板を得られる。
<基板の表面処理>
厚さ100μmのポリテトラフルオロエチレンシート(ニチアス株式会社製、PTFEテープ「ナフロン(登録商標)」、以下、PTFEシートと示す。比誘電率εr(測定周波数:10GHz);2.1、誘電正接tanδ(測定周波数:10GHz);0.0002)、を100mm×100mmのサイズに切り出し、下記の手順でプラズマ処理を行った。
まず、真空プラズマ装置にPTFEシートを設置し、真空装置内を真空引きした後、窒素ガス及び水素ガスの混合ガスを導入し、装置内におけるガス圧力を5Paとした混合ガス雰囲気下で、2.45GHzのマイクロ波を用いて10秒間プラズマ処理を行い、PTFEシートの両面にプラズマ処理を行った。
PTFEシートのプラズマ処理面(PTFEシートの両面)に、接着剤として熱可塑性ポリイミドワニス(荒川化学工業株式会社製、「PIAD(登録商標)150H」、比誘電率εr(測定周波数:10GHz);2.5、誘電正接tanδ(測定周波数:10GHz);0.002)をディップコート法により基材の両面に塗布し、熱風循環オーブンにて乾燥して溶媒除去して、基材の両面に接着剤の塗布層を形成した。接着剤の塗布層の各々の厚さは1μmであった。
PTFEシートの両面に形成された、乾燥後の接着剤の塗布層上に、100mm×100mmに切出した厚さ18μmの低粗度電解銅箔(三井金属鉱業株式会社製、「TQ-M4-VSP」、最大高さRz;0.6μm)を積層し、得られた積層構造体を、SUS304ステンレス製板(120mm×120mm、厚さ5mm)で挟み込み、温度180℃、圧力2.5MPaの条件で90分間加熱加圧して熱プレスすることにより、積層体(銅箔/接着層/PTFEシート(基材)/接着層/銅箔)を得た。
熱プレス後の積層体の厚さは138μmであり、接着層の各々の厚さは1μmであった。
また、JIS C6481に準拠して、得られた積層体の銅箔と接着層との間のピール強度を測定した。ピール強度は0.6N/mmであった。
接着剤の塗布工程において、両面に塗布された接着剤の塗布層の各々の厚さが4μmとなるように、接着剤の塗布を行ったこと以外は、実施例1と同様にして、積層体を得た。
熱プレス後の積層体の厚さは144μmであり、接着層の各々の厚さは4μmであった。
接着剤として、熱可塑性ポリイミドワニスに代えて、水系ポリウレタン樹脂(第一工業製薬株式会社製、商品名「スーパーフレックス(登録商標)170(SF-170)」、比誘電率εr(測定周波数:10GHz);7、誘電正接tanδ(測定周波数:10GHz);0.017)を用いたこと以外は、実施例1と同様にして、積層体を得た。接着層の各々の厚さは1μmであった。
接着剤の塗布工程において、両面に塗布された接着剤の塗布層の各々の厚さが25μmとなるように、接着剤の塗布を行ったこと以外は、実施例1と同様にして、積層体を得た。接着層の各々の厚さは25μmであった。
PTFEシートに接着剤の塗布を行わなかったこと以外は、実施例1と同様にして、積層体を得た。
また、得られた積層体の銅箔とPTFEシートとの間のピール強度を、実施例1と同様にして測定した。ピール強度は0N/mmであった。
実施例1で用いたのと同じPTFEシートの両面に、無電解銅めっきを施した後に、電流密度2.5A/dm2で電気銅めっき(めっき液:硫酸銅溶液)処理を行い、膜厚18μmの銅めっき層を形成した。
積層体の片面をエッチング加工して、マイクロストリップライン(回路幅0.31mm、回路長45mm)の回路加工を行った。
回路加工面における回路の浮き(PTFEシートと銅箔の剥離)の有無を、目視にて確認し、下記評価基準に基づき、回路加工性(PTFEシートと銅箔との接着性)を評価した。評価結果を表1に示す。
〇:回路加工面における回路の浮き(PTFEシートと銅箔の剥離)が無かった。
△:回路加工面における回路の浮き(PTFEシートと銅箔の剥離)が確認され、回路形成が困難であった。
×:回路加工面における回路の浮き(PTFEシートと銅箔の剥離)が著しく、殆ど回路加工を行えなかった。
[回路加工性(接着性)]の評価において回路加工した後の積層体を、45mm×45mmの外形サイズに切出し、S21特性測定用の試料を作製した。
各測定用試料の伝送路に、発信機としてのネットワークアナライザ(KeysightTechnologies社製、「N5247A」)、及び測定ジグ(アンリツ株式会社製、「MODEL 3680V」)を用いて、高周波信号を伝送し、S21特性を測定した。
S21特性の測定は、インピーダンスを50Ωとし、1~60GHzの範囲の周波数帯について、測定点数を1000点として行った。
図5に、実施例1~2及び比較例1についてのS21特性の測定結果を示す。図5中、横軸は周波数であり、縦軸はS21特性[dB]である。
S21特性とは、入力端子から出力端子への電力量の絶対量であり、S21特性の絶対値が小さいほど伝送損失が少なく、積層体の高周波特性が良好であることを意味する。実施例1~3、比較例1~2、及び参考例のS21特性の測定結果について、下記評価基準に基づき高周波特性を評価した。評価結果を表1に示す。
〇:30GHz未満の周波数では、-2.65dB未満のS21特性(伝送損失50%以上に相当する)を示さなかった。(即ち、30GHz以上の周波数帯で、-2.65dB未満のS21特性を示した。)
×:30GHz未満の周波数帯で、-2.65dB未満のS21特性(伝送損失が50%以上)を示した。
なお、S21特性は、例えば、30GHz未満において、その最小値が-2.65dB以上であり、好ましくは-2.6dB以上であり、より好ましくは-2.5dB以上である。
なお、図6中の(a)は、FCCLの汎用基材である液晶ポリマーフィルム単体(厚さ100μm)についてのS21特性の測定結果を示しており、図6中の(b)は、FCCLの汎用基材であるモディファイポリイミドフィルム単体(厚さ100μm)についてのS21特性の測定結果を示している。
図6に示すように、実施例1のS21特性は、参考例1のS21特性と、略同様の推移を示しており、液晶ポリマーフィルム(厚さ100μm)やモディファイポリイミドフィルム(厚さ100μm)が示しているような、高周波帯におけるS21特性の大幅な低下を生じていない。
したがって、接着層を介して基材と銅箔とを積層した積層体において、接着層の厚さと基材の厚さとを合計した厚さに対する、接着層の厚さの比率(接着層厚さ/(基材厚さ+接着層厚さ)×100)が30%以下の範囲にあれば、積層体を回路基板に使用したときの高周波伝送における伝送損失を、参考例の構成(基材に銅めっき層とを直接積層した構成)と略同等のレベルに抑えられることが確認できる。
なお、図7中の(c)は、FCCLの汎用基材であるモディファイポリイミドフィルム(厚さ100μm)についての、S21特性の測定結果を示している。
実施例1の接着層の形成に用いた熱可塑性ポリイミドワニスと、実施例3の接着層の形成に用いた水系ポリウレタン樹脂の誘電特性を比較すると、水系ポリウレタン樹脂の比誘電率εr;7(測定周波数:10GHz)は、熱可塑性ポリイミドワニスの比誘電率εr;2.5(測定周波数:10GHz)の3倍の値を示している。
一方、図7に示すように、実施例3のS21特性は、実施例1のS21特性と、略同様の推移を示しており、モディファイポリイミドフィルム(比誘電率εr;3.3(測定周波数:10GHz))が示しているような、高周波帯におけるS21特性の大幅な低下を生じていない。
したがって、接着層を介して基材と銅箔とを積層した積層体において、接着層の厚さと基材の厚さとを合計した厚さに対する、接着層の厚さの比率(接着層厚さ/(基材厚さ+接着層厚さ)×100)が30%以下の範囲にあれば、接着層を構成する樹脂成分自体の誘電特性は、高周波伝送における伝送損失に殆ど影響しないことが確認できる。
11 基材
12a、12b 接着層
13a、13b 銅箔
Claims (13)
- フッ素系樹脂を含む基材と、
前記基材の少なくとも一方の面に形成された接着層と、
前記接着層の上に積層された銅箔と、を有し、
前記基材の一の面に形成された前記接着層の厚さと前記基材の厚さとを合計した厚さに対する、前記接着層の厚さの比率が、下記式(1)の関係を満たし、
前記基材の周波数10GHzでの比誘電率が2.4以下であり、周波数10GHzでの誘電正接が0.001以下である積層体。
接着層厚さ/(基材厚さ+接着層厚さ)×100≦15% …(1) - 前記接着層が、前記基材の一の面と、当該面の反対面である他の面とに設けられ、
前記一の面に設けられた前記接着層の厚さと前記他の面に設けられた前記接着層の厚さとの合計厚さと前記基材の厚さとを合計した厚さに対する、前記接着層の合計厚さの比率が、下記式(2)の関係を満たす、請求項1に記載の積層体。
接着層合計厚さ/(基材厚さ+接着層合計厚さ)×100≦30% …(2) - 前記銅箔の前記接着層側の表面粗さRzが1.3μm以下である、請求項1又は2に記載の積層体。
- 前記接着層の厚さが0.1μm以上5.0μm未満である、請求項1~3のいずれかに記載の積層体。
- 前記接着層が、ポリイミド、ウレタン樹脂、アクリル樹脂、フェノール樹脂、エポキシ樹脂、ビスマレイミド、及びスチレン系熱可塑性エラストマーからなる群から選択される1種以上を主成分として含む、請求項1~4のいずれかに記載の積層体。
- 前記フッ素系樹脂がポリテトラフルオロエチレン(PTFE)である、請求項1~5のいずれかに記載の積層体。
- 前記積層体の厚さが10~500μmである、請求項1~6のいずれかに記載の積層体。
- 請求項1~7のいずれかに記載の積層体を用いた高速通信用の回路基板用材料。
- 請求項8に記載の回路基板用材料を用いた回路基板。
- フッ素系樹脂を含み、周波数10GHzでの比誘電率が2.4以下であり、周波数10GHzでの誘電正接が0.001以下である基材の少なくとも一方の面に、接着層を形成する工程、及び
前記接着層の上に銅箔を積層する工程を有し、
前記基材の一の面に形成された前記接着層の厚さと前記基材の厚さとを合計した厚さに対する、前記接着層の厚さの比率が、下記式(1)の関係を満たす、積層体の製造方法。
接着層厚さ/(基材厚さ+接着層厚さ)×100≦15% …(1) - 前記接着層の上に銅箔を積層して積層構造体を形成する工程と、
前記積層構造体を加圧する工程と、を有する、請求項10に記載の積層体の製造方法。 - 前記銅箔の表面粗さRzが1.3μm以下である、請求項10又は11に記載の積層体の製造方法。
- 前記基材の少なくとも一方の面に、プラズマによる表面処理を行い、
前記基材のプラズマによる表面処理面に、前記接着層を形成する、請求項10~12のいずれかに記載の積層体の製造方法。
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